A estrela hospedeira deixa a sua marca na geração de sistemas planetários.
© INAF (duas famílias distintas de sistemas planetários)
A ilustração esquemática mostra a ligação entre as propriedades estelares e as arquiteturas dos sistemas planetários. Diferentes ambientes de formação estelar produzem estrelas e discos protoplanetários com diferentes massas e abundâncias de elementos pesados, o que, por sua vez, molda as arquiteturas dos sistemas multiplanetários que aí nascem. As estrelas de menor massa e metalicidade subsolar tendem a abrigar sistemas compactos com níveis mais baixos de excitação dinâmica, povoados por planetas menores, mas mais numerosos (à esquerda). Em contrapartida, as estrelas de maior massa, com metalicidades que variam entre a solar e a supersolar, tendem a abrigar sistemas com menos planetas, mas mais massivos, em órbitas mais amplas. Estes sistemas apresentam maior excitação dinâmica, provavelmente devido a instabilidades gravitacionais que podem ejetar alguns dos planetas formados originalmente (à direita).
Ao analisar uma amostra de trezentos dos sistemas planetários mais bem caracterizados entre os mais de mil conhecidos na Via Láctea, uma equipe internacional liderada pelo INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), na Itália, descobriu que os sistemas multiplanetários identificados até agora pertencem a duas "famílias" distintas.
O estudo demonstra pela primeira vez uma verdadeira "ligação genética" entre a estrela hospedeira e os seus planetas, que molda o nascimento, a evolução dinâmica e a estabilidade futura de todo o sistema planetário. A primeira família é constituída por sistemas extensos e massivos, frequentemente com massas totais entre o dobro e dez vezes a do Sistema Solar, que orbitam estrelas mais massivas e ricas em metais (ou seja, elementos para além do hidrogênio e do hélio) do que o nosso Sol. A segunda família, por sua vez, inclui sistemas compactos e de menor massa, constituídos por planetas com massas e tamanhos comparáveis, que orbitam estrelas com massa e metalicidade iguais ou inferiores às do Sol, a distâncias que, na maioria dos casos, são muito mais íntimas do que as de Mercúrio no Sistema Solar.
Para distinguir entre as duas, os pesquisadores utilizaram uma série de parâmetros que permitem comparar as características destes sistemas tão diferentes. Por exemplo, os sistemas da primeira família apresentam uma elevada "temperatura dinâmica". Medida através de um parâmetro que quantifica o desvio do sistema em relação a uma configuração não perturbada, com todas as órbitas circulares no mesmo plano, esta característica revela um passado marcado por violentas instabilidades gravitacionais, colisões gigantescas e ejeções planetárias. Os membros da segunda família apresentam vestígios de histórias dinâmicas menos violentas, mais próximas do nosso Sistema Solar.
A questão fundamental da qual partimos foi: o que determina as características dos sistemas planetários tal como os vemos hoje? São estabelecidas no momento do nascimento ou moldadas pela evolução ao longo do tempo? Os resultados mostram que existe uma ligação genética entre os sistemas planetários e as suas estrelas e que, dependendo da estrela em torno da qual nascem, essa ligação também determina o seu destino. Mesmo variações modestas no ambiente de formação planetária, devidas a diferentes propriedades estelares, podem alterar radicalmente a natureza do sistema em formação e a sua evolução futura, determinando se este será caracterizado por fases de instabilidade acentuada e impactos gigantes.
A principal dificuldade durante a análise dos dados foi determinar se as duas famílias de sistemas planetários eram reais ou apenas uma ilusão criada pelos limites tecnológicos das técnicas de observação atuais. No final do percurso, tornou-se claro que os efeitos de seleção revelavam a existência de diversidades estruturais muito mais profundas entre estes sistemas. Para comprovar esta hipótese, foi também essencial uma série de simulações numéricas que exploraram a evolução de sistemas planetários com diferentes condições iniciais. Os cenários que melhor reproduzem as propriedades dinâmicas da família de sistemas amplos e massivos são aqueles em que os sistemas são instáveis desde o seu nascimento. A maior abundância de material a partir do qual os planetas se formam em torno das suas estrelas hospedeiras faz com que nasçam demasiado grandes, impedindo que o sistema se mantenha estável.
A descoberta esclarece como o ambiente estelar nativo afeta diretamente o destino dos planetas e a sobrevivência de mundos potencialmente capazes de abrigar vida. Compreender esta ligação é essencial para orientar a procura de arquiteturas planetárias semelhantes às do Sistema Solar e de planetas potencialmente habitáveis como a Terra.
Um artigo foi publicado na revista Nature Astronomy.
Fonte: Istituto Nazionale di Astrofisica